A diferencia de los métodos tradicionales de captura de carbono que funcionan bien solo en fuentes concentradas (como gases industriales), el COF-999 permite capturar CO₂ de manera efectiva desde el aire ambiental.
Captura de carbono en el aire: una innovación crucial para combatir el cambio climático
Un nuevo material poroso, conocido como marco orgánico covalente (COF), ha mostrado una alta capacidad para capturar dióxido de carbono (CO₂) directamente del aire ambiental, facilitando un proceso que podría ser determinante en la lucha contra el cambio climático.
¿Qué es un COF y cómo captura el dióxido de carbono?
El COF es una estructura porosa con canales hexagonales decorados con poliaminas, las cuales se unen eficientemente a las moléculas de CO₂ presentes en el aire. Estas estructuras permiten la captura de CO₂ en bajas concentraciones, lo que representa una ventaja significativa respecto a las tecnologías de captura de carbono actuales, que son eficaces solo con fuentes concentradas, como los gases de combustión de plantas industriales.
El uso de materiales avanzados como los COFs podría ser fundamental en la captura directa de aire (DAC, por sus siglas en inglés) para reducir los niveles de CO₂ en la atmósfera. En la actualidad, la concentración de CO₂ alcanza las 426 partes por millón (ppm), un 50% más que en la época preindustrial, lo cual contribuye directamente al calentamiento global. La captura directa del CO₂ a partir del aire se considera esencial para reducir estos niveles y cumplir el objetivo de limitar el calentamiento global a 1,5 °C.
Un material revolucionario: COF-999
Desarrollado por químicos de la Universidad de California, Berkeley, el COF-999 es una versión avanzada de los COFs, diseñada para resistir contaminantes y mantener su capacidad de captura durante múltiples ciclos. Este material puede capturar dióxido de carbono sin degradarse ante la presencia de agua o sustancias contaminantes. A diferencia de los materiales anteriores, que se degradaban con el tiempo, el COF-999 muestra una estabilidad excepcional, soportando más de 100 ciclos sin perder capacidad.
Cada gramo del COF-999 puede retener hasta 2 milimoles de CO₂, destacándose en comparación con otros absorbentes sólidos. A temperaturas moderadas de aproximadamente 60 °C, el COF-999 libera el CO₂ capturado, permitiendo su reutilización en ciclos continuos sin pérdida de eficacia. Estos atributos posicionan al COF-999 como uno de los materiales más prometedores en el campo de la captura de carbono.
Comparativa: COF vs MOF
Los marcos orgánicos metálicos (MOF, por sus siglas en inglés) y los COFs comparten una estructura porosa rígida y cristalina, que proporciona una gran superficie de absorción para los gases. Sin embargo, a pesar de que los MOFs también pueden capturar CO₂, su durabilidad es inferior al enfrentar condiciones ambientales variadas. En cambio, los COFs, como el COF-999, presentan una estructura covalente más fuerte, compuesta de enlaces carbono-carbono y carbono-nitrógeno, lo que les otorga una resistencia superior a las condiciones básicas y a la presencia de poliaminas.
Ventajas y desafíos de la tecnología de captura de carbono directa
La captura de CO₂ del aire es un proceso complejo, dado que requiere materiales con una gran capacidad de absorción, estabilidad y baja necesidad de energía para su regeneración. Hasta la fecha, los métodos de captura de carbono predominantes utilizan soluciones de aminas líquidas, que son costosas y requieren altos niveles de energía debido al calentamiento del agua.
El COF-999 presenta una alternativa mucho más eficiente, ya que se trata de un material sólido y altamente resistente, que puede captar dióxido de carbono a bajo costo energético y, por tanto, podría ser escalado en sistemas de captura de aire directo en un futuro próximo. Sin embargo, un desafío importante es la ampliación de esta tecnología a nivel industrial para garantizar su viabilidad económica y su impacto ambiental.
El rol de la inteligencia artificial en el diseño de nuevos COFs
El equipo de investigadores, liderado por el profesor Omar Yaghi, también está explorando el uso de inteligencia artificial (IA) para acelerar el desarrollo de COFs y MOFs más eficaces. La IA podría optimizar el diseño químico de estos materiales para mejorar su rendimiento y reducir los costos de producción, permitiendo que estos avances lleguen al mercado más rápidamente y beneficien a proyectos de captura y almacenamiento de carbono a gran escala.
La combinación de química avanzada e inteligencia artificial en el Instituto Bakar de Materiales Digitales para el Planeta de la Universidad de California, Berkeley, representa una apuesta innovadora por mitigar los efectos del cambio climático. A través de la investigación y desarrollo de materiales como el COF-999, la ciencia avanza hacia soluciones sostenibles y escalables en la reducción de gases de efecto invernadero.
Financiación y colaboraciones en la investigación
La investigación de COF-999 ha sido posible gracias al financiamiento de varias instituciones, incluyendo la Ciudad de Ciencia y Tecnología King Abdulaziz en Arabia Saudita y el centro de investigación del profesor Yaghi, Atoco Inc. Colaboradores clave en este proyecto son académicos de la Universidad Humboldt en Berlín y la Universidad de Chicago, quienes aportan conocimiento en química computacional y técnicas avanzadas de modelado para mejorar la eficacia de los materiales.
La captura de CO₂ a partir del aire mediante COFs representa un avance tecnológico con un potencial significativo para revertir el calentamiento global. Materiales como el COF-999 ofrecen una solución prometedora, no solo por su eficiencia en la captura de dióxido de carbono, sino también por su capacidad de soportar múltiples ciclos sin degradación. La integración de inteligencia artificial en el desarrollo de estos materiales podría acelerar su implementación y hacer de la captura de carbono una herramienta clave para construir un futuro más sostenible.
Vía berkeley.edu
JAVIER HERNÁN dice
Interesante
ojalá fuera una medida obligatoria para los países la implementación de éstas tecnologías
Maria José Vargas dice
Me alegro mucho de haberos conocido, estoy aprendiendo muchísimo y además de los temas que me interesan y preocupan. Muchas gracias por compartir. Y también os comparto, por supuesto!🤗